中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：與碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)相適配，以風(fēng)、光為代表的新能源在電力系統(tǒng)中的占比持續(xù)攀升，規(guī)模不斷擴(kuò)大，成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的先鋒力量。眾所周知，任何新生事物融入傳統(tǒng)業(yè)態(tài)，勢(shì)必經(jīng)歷過(guò)渡階段，需要磨合與適應(yīng)，在物理約束嚴(yán)格、復(fù)雜程度高的電力系統(tǒng)中，這種現(xiàn)象更為突出。以風(fēng)、光為代表的新能源其本質(zhì)是不可調(diào)度的，會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)更多的隨機(jī)性、波動(dòng)性，其物理特質(zhì)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)慣量降低和無(wú)功支持不足。這種適配度不足產(chǎn)生的問(wèn)題首先出現(xiàn)在電網(wǎng)的主網(wǎng)，而隨著分布式光伏的發(fā)展，其影響在配電網(wǎng)中也愈發(fā)突出。據(jù)預(yù)測(cè)，截至2024年底，中國(guó)分布式光伏裝機(jī)占比將超過(guò)光伏總裝機(jī)的43%，占所有電源總裝機(jī)的接近10%?？此啤靶?、散、多、雜”的分布式光伏，已經(jīng)悄然間變得“舉足輕重”。與主網(wǎng)遇到的挑戰(zhàn)并不完全相同，分布式光伏給配電網(wǎng)帶來(lái)了電壓越界、反向過(guò)載、破壞繼保邏輯、引起主網(wǎng)震蕩等系列問(wèn)題。分布式光伏的高速發(fā)展與配電網(wǎng)傳統(tǒng)的治理方式，在當(dāng)下這一歷史時(shí)點(diǎn)，已經(jīng)矛盾凸顯。
分布式光伏高速發(fā)展
倒逼配電網(wǎng)變革
目前分布式光伏發(fā)展的突出矛盾主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一是部分省份及地區(qū)宣稱(chēng)電網(wǎng)承載能力不足，劃定所謂“紅區(qū)”，以限制分布式電源新增并網(wǎng)。其二是電力市場(chǎng)化改革正在加快推進(jìn)，分布式光伏過(guò)去享受的固定的上網(wǎng)電價(jià)將逐漸轉(zhuǎn)向市場(chǎng)電價(jià)。無(wú)論是“量”還是“價(jià)”，分布式光伏都將失去所謂的“保障性”，行業(yè)發(fā)展情境正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2024年已超過(guò)450個(gè)縣分布式光伏容量“告急”，與此同時(shí)，投資端多家能源央國(guó)企也減緩或調(diào)整了分布式光伏的開(kāi)發(fā)計(jì)劃。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“萬(wàn)里長(zhǎng)征”才剛起步。如果從更長(zhǎng)的歷史視角來(lái)觀察目前行業(yè)的發(fā)展，“困境”反而蘊(yùn)含“機(jī)遇”，分布式光伏也只是在經(jīng)歷“成長(zhǎng)的煩惱”。基于推進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的大局，目前的問(wèn)題應(yīng)該予以重視，并應(yīng)由各方共同努力，合力解決。這些問(wèn)題的解決并非配電網(wǎng)單方面滿(mǎn)足分布式光伏的接入要求，分布式光伏也要主動(dòng)創(chuàng)新以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。二者應(yīng)相得益彰，協(xié)同共進(jìn)，才能破解發(fā)展遇到的“困境”。
隨著分布式能源的發(fā)展，特別是其滲透率、穿透率的提升，配網(wǎng)“有源化”特征日益凸顯，分布式電源、新型儲(chǔ)能、虛擬電廠、智能微網(wǎng)等新業(yè)態(tài)不斷發(fā)展，配電網(wǎng)日益成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的“主戰(zhàn)場(chǎng)”。在我國(guó)傳統(tǒng)的五級(jí)調(diào)度體系中，配電處于最末端，一般歸屬縣調(diào)級(jí)別，由于其承擔(dān)的工作任務(wù)和歸屬層級(jí)較低，配電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)缺乏自主能動(dòng)性和創(chuàng)新性。配網(wǎng)的關(guān)注重點(diǎn)主要在于設(shè)備運(yùn)維和可靠性保障，其規(guī)劃和運(yùn)行并沒(méi)有考慮到如此大規(guī)模的新能源和儲(chǔ)能，現(xiàn)在的問(wèn)題是“舊瓶裝不了新酒”，確需“先立后破”，有所改變。
從工程角度思考，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí)必不可少。擴(kuò)充變壓器和線(xiàn)路容量是最直接也是最常規(guī)的做法，但這同時(shí)也意味著巨大的投資和成本。相比之下，基于現(xiàn)有的配電網(wǎng)能力，提升管理水平，也許是更為先導(dǎo)、快捷且全社會(huì)成本最低的路徑。管理方式改善效果最為突出的就是優(yōu)化承載力的計(jì)算方法?；谪?fù)荷容量和220千伏變電站不能返送等基本條件，反算出一條動(dòng)態(tài)的區(qū)域新能源承載力曲線(xiàn)是我國(guó)目前主要的承載力計(jì)算方法。這種方法很直接，但也相對(duì)保守，只考慮了安全穩(wěn)定，沒(méi)能兼顧更多新能源的發(fā)展。更為積極的態(tài)度是以保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定為前提，調(diào)整計(jì)算方式來(lái)盡量多地接納新能源。事實(shí)上，在國(guó)際上分布式能源滲透率、穿透率較高的國(guó)家和地區(qū)，都已遇到了類(lèi)似的問(wèn)題，“動(dòng)態(tài)承載力”和“柔性接入”等方式值得我國(guó)參考借鑒?！皠?dòng)態(tài)承載力”是將傳統(tǒng)承載力的“一條直線(xiàn)”變成“時(shí)變曲線(xiàn)”的分析方法。分布式光伏對(duì)配電網(wǎng)的影響主要有以下三個(gè)方面：其一是電壓管理。日間光伏大發(fā)時(shí)，電壓可能過(guò)高而越限，夜間光伏不發(fā)時(shí)，電壓可能過(guò)低；其二是設(shè)備過(guò)熱管理。逆向潮流可能超過(guò)變壓器或線(xiàn)路能承載的容量；其三是對(duì)配網(wǎng)中的故障診斷和清除?；诖?，應(yīng)充分將電壓越界、反送過(guò)熱等因素作為共同約束，結(jié)合光伏時(shí)變出力，形成更為科學(xué)和真實(shí)的承載力“時(shí)變曲線(xiàn)”，根據(jù)一天內(nèi)不同的時(shí)間量化新能源容量，釋放新增并網(wǎng)空間。在“動(dòng)態(tài)承載力”計(jì)算的基礎(chǔ)上，如果分布式能源可以以更具電網(wǎng)友好的“柔性接入”替代被動(dòng)的“剛性接入”，靈活地降低部分時(shí)間出力，主動(dòng)控功率，電網(wǎng)便將承擔(dān)更低的新能源尖峰，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域分布式能源的變相擴(kuò)容。當(dāng)管理水平“軟實(shí)力”提升再也無(wú)法滿(mǎn)足新能源增長(zhǎng)時(shí)，再啟動(dòng)配電網(wǎng)設(shè)備改造，更具經(jīng)濟(jì)性。
除了接入端釋放容量，配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃也要進(jìn)一步適應(yīng)新變化。傳統(tǒng)的“電從遠(yuǎn)方來(lái)”，決定了配電網(wǎng)多呈現(xiàn)“樹(shù)狀拓?fù)洹苯Y(jié)構(gòu)，但隨著新形勢(shì)不斷演化，配電網(wǎng)的角色正經(jīng)歷從接收與分配電能的基礎(chǔ)功能，向深度集成源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等多元要素并實(shí)現(xiàn)與輸電網(wǎng)高效互動(dòng)耦合的智能型電力載體的轉(zhuǎn)變。各類(lèi)型分布式能源資產(chǎn)增多，使得配電網(wǎng)與主網(wǎng)連接的單一饋線(xiàn)“壓力”愈發(fā)增大。由“樹(shù)狀饋線(xiàn)”向網(wǎng)格化的轉(zhuǎn)變，正成為新型配電網(wǎng)規(guī)劃的可能發(fā)展方向。單純的網(wǎng)格化規(guī)劃，有利于分布式新能源的本地消納，并可有效減輕樹(shù)狀結(jié)構(gòu)單一饋線(xiàn)的過(guò)負(fù)荷壓力，但會(huì)增大投資。需要在此基礎(chǔ)上充分考慮負(fù)荷、各類(lèi)型分布式能源的變化，通過(guò)線(xiàn)路及臺(tái)區(qū)間的轉(zhuǎn)供、串供、站內(nèi)聯(lián)絡(luò)等負(fù)荷轉(zhuǎn)供手段，響應(yīng)區(qū)域?qū)泳€(xiàn)路運(yùn)行方式調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同電源點(diǎn)不同線(xiàn)路之間的靈活調(diào)整和功率互濟(jì)，在減少投資的情況下增強(qiáng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和自平衡恢復(fù)能力。其間，能量路由器等交直流混聯(lián)變換設(shè)備，在關(guān)鍵網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)將有望發(fā)揮重要作用。
立足于分布式能源發(fā)展的視角，配電網(wǎng)的分層分區(qū)治理也至關(guān)重要。對(duì)于點(diǎn)狀的分布式能源，配電網(wǎng)應(yīng)從臺(tái)區(qū)、饋線(xiàn)、節(jié)點(diǎn)等不同角度，從上往下，層層分解技術(shù)邊界，進(jìn)行有效的功率和電壓管控，實(shí)現(xiàn)每個(gè)點(diǎn)的本地優(yōu)先。在調(diào)度運(yùn)行時(shí)，再聚合回節(jié)點(diǎn)、饋線(xiàn)、臺(tái)區(qū)，做到各個(gè)層級(jí)的互濟(jì)和消納。因配電網(wǎng)的時(shí)變和不可控因素較多，傳統(tǒng)的全參數(shù)全變量的建模方法可能并不完全適用，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和人工智能等先進(jìn)技術(shù)將有可能應(yīng)用于復(fù)雜的配電網(wǎng)運(yùn)行管控之中。
整合用戶(hù)側(cè)靈活性資源
重塑配網(wǎng)新形態(tài)
除了配電網(wǎng)外，各類(lèi)型分布式能源資產(chǎn)自身發(fā)揮的作用也不容忽視。其中虛擬電廠因其數(shù)字化、輕資產(chǎn)、廣域聚合等特性，更為適合于分布式光伏的發(fā)展。事實(shí)上，分布式光伏發(fā)電主體正在逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴摂M電廠為代表的新型主體。以河北等省份為代表，推動(dòng)分布式能源入市的相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)，其中方式包括直接交易、價(jià)格接受者和以虛擬電廠等為主體的聚合交易。作為靈活性資源的有效組織方式，虛擬電廠在服務(wù)大電網(wǎng)上正在發(fā)揮作用。但是，相比于遠(yuǎn)方的風(fēng)、光發(fā)電，虛擬電廠更應(yīng)為分布式光伏提供技術(shù)支撐和服務(wù)。虛擬電廠技術(shù)可以有效地將分布式光伏與工商業(yè)儲(chǔ)能、可調(diào)負(fù)荷等資源進(jìn)行集中代理，聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，以交易技術(shù)和并網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式光伏的提質(zhì)增效。針對(duì)電力市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)友好互動(dòng)要求，虛擬電廠聚合的分布式光伏更具有優(yōu)化空間和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。具體而言，光伏不可調(diào)度，但儲(chǔ)能可以充、放，負(fù)荷靈活性也可以挖掘，用儲(chǔ)能和負(fù)荷來(lái)協(xié)同分布式光伏，則可實(shí)現(xiàn)一體化的可調(diào)可控。光、儲(chǔ)等分布式能源資產(chǎn)一體化業(yè)務(wù)將以虛擬電廠主體的身份參與電力市場(chǎng)，更靈活地以買(mǎi)方或賣(mài)方身份參與電力交易，并適時(shí)參與到“隔墻售電”等創(chuàng)新性交易形式中，擴(kuò)大分布式光伏發(fā)展空間。
對(duì)于配電網(wǎng)的電壓越限或者電流返送問(wèn)題，配電側(cè)管理目前通常采用臺(tái)區(qū)或饋線(xiàn)拉閘限電等予以解決。配電管理至今尚無(wú)充分信任分布式電源的自主性。事實(shí)上，只有“源”與“網(wǎng)”互動(dòng)，才能創(chuàng)造更有利于促進(jìn)分布式能源發(fā)展的生態(tài)。以虛擬電廠或分布式能源管理系統(tǒng)等數(shù)字化方式整合的分布式資源，已具有自我監(jiān)測(cè)、調(diào)度、控制能力。配電網(wǎng)可以將目標(biāo)明確給到信任的聚合主體，并借由他們實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的高效治理。以數(shù)字化聚合的用戶(hù)側(cè)分布式能源，可將自平衡作為重要目標(biāo)。在相同的配電臺(tái)區(qū)下，這樣的有效平衡將減少對(duì)配電網(wǎng)容量的占用，減少饋線(xiàn)壓力，增強(qiáng)韌性。聚合的分布式能源資產(chǎn)，從無(wú)序變?yōu)橛行颍瑢o(wú)計(jì)劃更新為有計(jì)劃，對(duì)配電網(wǎng)友好性大幅增加。有效整合起來(lái)的分散資源，將極大減少配電網(wǎng)的治理難度。事實(shí)上，配電網(wǎng)不需要“一管到底”，以平臺(tái)思維搭建生態(tài)反而更為高效。
但在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，虛擬電廠等類(lèi)似主體與配電網(wǎng)的互動(dòng)，存在很多現(xiàn)實(shí)障礙，缺乏明確的政策支持和可遵循的示范案例。具體而言，物理上，電網(wǎng)治理上分層分區(qū)和虛擬電廠打破地理維度的“聚沙成塔”，在電壓、潮流等約束下并不容易解耦；市場(chǎng)上，至今也沒(méi)有很好的電力市場(chǎng)交易品種或電價(jià)機(jī)制來(lái)支持虛擬電廠等主體參與和配電網(wǎng)相關(guān)的互動(dòng)。
在分布式光伏的發(fā)展上，配電網(wǎng)是其依托，虛擬電廠是其組織形式。二者缺一不可，需要相向而行、正向耦合。政策層面，如何界定新型主體的責(zé)任，如何設(shè)計(jì)合理的價(jià)格機(jī)制，如何保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行等問(wèn)題亟待進(jìn)一步思考和理順。分布式光伏看似“小、散、多、雜”,實(shí)則可以“星火燎原”“聚沙成塔”、大有作為。各類(lèi)型分布式能源資產(chǎn)構(gòu)建了國(guó)家能源供應(yīng)安全的“新基石”，更成為能源技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐的“廣闊場(chǎng)景”。可以確信，配電網(wǎng)和虛擬電廠的有效協(xié)同共進(jìn)，必將有助于分布式光伏更為健康、有序、快速的發(fā)展。
